1 Was ist Licht?... 1

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Was ist Licht? Erzeugung und Messung von Licht ElektromagnetischesSpektrum Strahlungsphysikalische Größen(Radiometrie) Lichttechnische Größen(Fotometrie) SchwarzerStrahler(Hohlraumstrahler) OptischeStrahlungsquellen Strahlungsdetektoren Geometrische Optik HuygensschesPrinzip DasFermatschePrinzip UmkehrungdesLichtweges Brechung an einer ebenen Grenzfläche Abbildung durch ein optisches System Brechung an einer sphärischen Fläche Vorzeichenkonvention Dünne Linsen KrümmungvonWellenfrontenundBrechwertvonLinsen Newtonsche Abbildungsgleichung fürdielinse ReflexionanebenenSpiegeln Reflexion an einer Kugeloberfläche Matrixmethoden der paraxialen Optik DiedickeLinse DieMatrixmethode DieTranslationsmatrix DieBrechungsmatrix DieReflexionsmatrix... 94

2 VI Inhaltsverzeichnis 4.6 Die Matrizen für dicke und dünne Linsen Systemmatrix BedeutungderElementederSystemmatrix Lage der Hauptpunkte eines optischen Systems Beispiele zur Systemmatrix und den Hauptpunkten Raytracing Abbildungsfehler Strahl-undWellenaberrationen Brechung an einer Kugelfläche (Seidelsche Näherung) Sphärische Aberration/ Öffnungsfehler Koma Astigmatismus und Bildfeldwölbung Verzeichnung ChromatischeAberration/Farbfehler Optische Instrumente Blenden, Pupillen und Luken Bildhelligkeit: Blenden und Pupillen Hauptstrahl Gesichtsfeld Prismen DieKamera LupenundOkulare Mikroskope Fernrohre Optik des Auges AufbaudesAuges DasAugealsoptischesInstrument FunktiondesAuges AugenfehlerundihreKorrektur Lasertherapie Wellengleichungen EindimensionaleWellengleichung HarmonischeWellen KomplexeZahlen HarmonischeWelleninkomplexerDarstellung EbeneWellen Kugelwellen ElektromagnetischeWellen FeldstärkeundGeschwindigkeit

3 Inhaltsverzeichnis VII MaxwellscheGleichungen Intensität Doppler-Effekt Interferenz von Wellen Superpositionsprinzip Überlagerunggleichlaufender,gleichfrequenterWellen Kohärente und inkohärentesender InterferenzebenerWellenbeliebigerFrequenzundRichtung StehendeWellen Interferenz schräger Wellen Phasen-undGruppengeschwindigkeit Lichtinterferenz Zweistrahlinterferenz DerYoungscheDoppelspalt-Versuch DoppelspaltinterferenzmitvirtuellenQuellen InterferenzandielektrischenSchichten InterferenzengleicherDicke Newton-Ringe DickenmessungmittelsInterferenz Optische Interferometrie DasMichelson-Interferometer Anwendungen des Michelson-Interferometers ModifikationendesMichelson-Interferometers Stokes-Beziehungen VielstrahlinterferenzaneinerPlanplatte Fabry-Perot-Interferometer Streifenprofil:Airy-Funktion Auflösungsvermögen NutzbarerSpektralbereich Kohärenz Fourier-Reihen Fourier-Integrale Fourier-Analyse endlicher Wellenzüge Zeitliche Kohärenz und natürlichespektralelinienbreite Teilkohärenz Räumliche Kohärenz Räumlicher Kohärenzbereich

4 VIII Inhaltsverzeichnis 13 Holografie KonventionelleundholografischeFotografie HologrammeinerPunktquelle HologrammeinesausgedehntenGegenstandes EigenschaftendesHologramms Weißlicht-Hologramme Weitere Anwendungen der Holografie Matrixbeschreibung der Polarisation Beschreibung von polarisiertem Licht mit Jones-Vektoren MatrizendarstellungvonPolarisatoren Erzeugung von polarisiertem Licht Dichroismus:PolarisationdurchselektiveAbsorption Polarisation bei Reflexion an dielektrischen Oberflächen Polarisation durch Streuung AnisotropiederBrechzahl Doppelbrechung Optische Aktivität Spannungsoptik Polarisation durch Flüssigkristalle Fraunhofer-Beugung BeugungamEinzelspalt BeugungsbedingteStrahldivergenz Rechteck-undKreisblenden Auflösungsvermögen BeugungamDoppelspalt Gitterbeugung Das Beugungsgitter DieGittergleichung NutzbarerSpektralbereicheinesGitters DispersiondesGitters AuflösungsvermögendesGitters Gittertypen Blaze-Technik fürgitter Gitterkopien Interferenzgitter(holografischeGitter) Gitterinstrumente

5 Inhaltsverzeichnis IX 18 Fresnel-Beugung Fresnel-KirchhoffschesBeugungsintegral Kriterium fürfresnel-beugung Fresnel-BeugunganKreisblenden FresnelscheZonenplatte Fresnel-BeugunganRechteckaperturen DieCornu-Spirale Anwendungen der Cornu-Spirale BabinetschesPrinzip Interferenz an Mehrfachschichten Transfer-Matrix ReflexionbeisenkrechtemEinfalldesLichtes ReflexminderungdurchzweiSchichten ReflexminderungdurchdreiSchichten HochreflektierendeSchichten Fresnelsche Gleichungen DieFresnelschenFormeln Reflexion an optisch dichteren und dünneren Medien Reflexion und Transmission bei n < n Reflexion und Transmission bei n > n PhasenänderungbeiReflexion Energieerhaltung EvaneszenteWellen KomplexeBrechzahl Metallreflexion Grundlagen der Laser EinsteinsQuantentheoriederStrahlung WesentlicheKomponentendesLasers Laserprinzip EigenschaftendesLaserlichtes Einfarbigkeit Kohärenz Strahldivergenz Laserintensität Fokussierbarkeit Lasertypen

6 X Inhaltsverzeichnis 22 Eigenschaften von Laserstrahlen Die dreidimensionale Wellengleichung und elektromagnetische Wellen Fresnel-NäherungvonKugelwellen DerGaußscheStrahl Strahltaille und Wellenfront des Gaußschen Strahls StabileundinstabileLaserresonatoren LaserstrahlausbreitungdurchbeliebigeoptischeSysteme Gaußsche Strahlen höhererordnung Laseranwendungen Laserwirkungen LaserundInformation GegenwärtigeEntwicklungen Faseroptik Anwendungen Optische Übertragungssysteme Bandbreite und Übertragungsrate LichtausbreitunginFasern ErlaubteModen Dämpfung Signalverzerrung ModendispersionderStufenindexfaser GradientenindexfaserundderenModendispersion Materialdispersion WellenleiterdispersionundmaximaleBitraten GRIN-Optik Richtkoppler Fourier-Optik Optische Abbildung und Signalverarbeitung Fraunhofer-Beugung und Fourier-Transformation Ortsfrequenzanalyse OptischeFilterung OptischeKorrelation Optische Abbildung als Faltung Systembeschreibung mit Hilfe der Übertragungsfunktion Modulationsübertragungsfunktion der perfekten Abbildung Fourier-Spektroskopie

7 Vorwort XI 26 Nichtlineare Optik und Lichtmodulation NichtlineareMedien Frequenzverdopplung FrequenzmischungundBrechzahlmodulation DerPockels-Effekt DerKerr-Effekt Faraday-Effekt AkustooptischeEffekte NichtlineareoptischePhasenkonjugation Optische Konstanten DefinitionderoptischenKonstanten MikroskopischeTheoriederoptischenKonstanten OptischeKonstantenderDielektrika Dispersion von Gläsern OptischeKonstantenderIonenkristalle OptischeEigenschaftenderMetalle Plasmafrequenz Index

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